本发明专利技术公开的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，包括有“一”字排列的四个天线阵元、四个模拟移相器及一个一分四T型功分器；其中，每个天线阵元均通过一个模拟移相器与一分四T型功分器的其中一个输出端连接，一分四T型功分器的输入端与射频SMA接头相连接。该天线采用了分布式相位叠加技术，在保持良好的扫频特性上，极大程度上降低了天线成本，增强了天线的功能性和环境适应度。的功能性和环境适应度。的功能性和环境适应度。
【技术实现步骤摘要】
一种复合调控、连续相扫的相控阵天线
[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种复合调控、连续相扫的相控阵天线。
技术介绍
[0002]随着科学技术的不断发展，相控阵天线技术无论是在民事应用还是军事部署中都具有良好的应用前景。特别是在军事科学和武装装备中，相控阵天线具有诸多的优势，发挥着巨大的威力。相控阵天线接收或者发射电磁波的波束指向有规律的运动称为扫描。天线的波束扫描可分为机械扫描和电子扫描，前者相较于后者具有扫描速度快、效率高、调控性更强等优势，同时可免去机械扫描装置潜在存在的故障，所以在移动通信系统中应用更为广泛。但是电扫描相控阵系统结构较为复杂，为了达到一定的扫描角度会配备有昂贵的移相器，并且其调控参数较为单一。
[0003]现代通信中的电磁环境日益复杂化，天线作为直接面向复杂电磁环境的界面元件，调控性能的增强有着非常重要的作用。目前天线的调控正从单一参数的调控转化到多参数或复合参数的调控，以此来保证通信系统对环境有更好的适应度。值得一提的是在多数参数调控中，圆极化特性被广泛关注，它具有很多不可比拟的优点：圆极化天线减低了电磁信号的方向性的要求，线极化天线收发间需要进行严格的极化校准，否则就会导致极化失配，而圆极化天线就不存在这一问题。与此同时，圆极化天线还能够抑制多径反射和信号衰落；能够抑制电离层产生的法拉第效应。
[0004]综上所述，本专利技术着眼于满足无线通信系统的多功能、集成化、低成本的发展趋势，提出一种具有多参数复合调控、连续相扫特性的低成本相控阵天线。
专利
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，采用了分布式相位叠加技术，在保持良好的扫频特性上，极大程度上降低了天线成本，增强了天线的功能性和环境适应度。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，包括有“一”字排列的四个天线阵元、四个模拟移相器及一个一分四T型功分器；其中，每个天线阵元均通过一个模拟移相器与一分四T型功分器的其中一个输出端连接，一分四T型功分器的输入端与射频SMA接头相连接。
[0007]本专利技术的特征还在于，
[0008]天线阵元包括第一介质板，第一介质基板上表面印制有寄生辐射片；第一介质基板下方设置有第二介质基板，第二介质基与第一介质基板之间间隔有空气层；第二介质基板的上表面印制有主辐射片，第二介质基板的下表面印制有金属地板；金属地板的下方设置有第三介质基板，第三介质基板的下表面设置有馈电网络，馈电网络与主辐射片通过若干个金属探针连接。
[0009]第一介质基板采用相对介电常数为4.4、损耗角正切0.02，厚度为1mm的圆形介质
材料；寄生辐射片为与第一介质基板的大小形状均相同的金属圆形片。
[0010]第二介质基板采用相对介电常数为3.5、损耗角正切0.01，厚度为0.5mm的介质材料。
[0011]第三介质基板采用相对介电常数为3.5、损耗角正切0.01，厚度为0.5mm的介质材料。
[0012]主辐射片为金属圆环片。
[0013]第一介质基板和第二介质基板间的空气层厚度为4mm。
[0014]馈电网络包括有八段微带线、PIN射频开关单元、输出端口P2、输出端口P3、输出端口P4及输出端口P5，其中，PIN射频开关单元为十二个PIN射频开关；具体包括有第一微带线，第一微带线的第一端为射频信号输入端口P1，第一微带线第二端的左右两侧分别设置有第二微带线及第三微带线，第二微带线及第三微带线的第一端与第一微带线的第二端连接，两个连接处均蚀刻有缝隙，两个间隙处分别设置有第一PIN射频开关及第二PIN射频开关；第二微带线及第三微带线的第二端与第四微带线相连接，两个连接处均蚀刻有缝隙，两个间隙处分别设置有第三PIN射频开关及第四PIN射频开关；第四微带首尾两端进行弯折后第四微带线第一端的左右两侧分别设置有第五微带线及第六微带线，两个连接处均蚀刻有缝隙，两个间隙处分别设置第六PIN射频开关及第七PIN射频开关；第四微带线第二端的左右两侧分别设置有第七微带线及第八微带线，两个连接处均蚀刻有缝隙，两个间隙处分别设置第十PIN射频开关及第十一PIN射频开关；第五微带线的第二端与输出端口P2相连接，连接处均蚀刻有缝隙，该缝隙处设置有射频开关；第六微带线的第二端与输出端口P3相连接，连接处均蚀刻有缝隙，该缝隙处设置有射频开关；第七微带线的第二端口与输出端P5相连接，连接处均蚀刻有缝隙，该缝隙处设置有射频开关；第八微带线的第二端口与输出端P4相连接，连接处均蚀刻有缝隙，该缝隙处设置有射频开关；输出端口P2、输出端口P3、输出端口P4及输出端口P5处均设置有金属探针，通过金属探针与主辐射片连接；第一微带线的射频信号输入端口P1与一个模拟移相器(1
‑
2)的输出端口连接。
[0015]第一微带线的特性阻抗为35.35欧姆，线宽为1.8mm，第二微带线和第三微带线的特性阻抗为25欧姆，线宽均为2.9mm；第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线的特性阻抗为50欧姆，线宽均为1.1mm。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术天线在使用四元阵的基础上实现了左旋圆极化、右旋圆极化特性的捷变，并达到
±
40
°
的连续相位扫描，具有圆极化可重构功能、连续相位扫描功能、极化方式与相位状态的复合可重构功能。
[0018](2)本专利技术天线形采用电调的方式形成多种极化重构功能。具有切换速度快、损耗小、简单易操作等特性。
[0019](3)本专利技术天线中的馈电网络采用了混合式相位叠加技术来实现大幅度的相位扫描范围，舍弃了昂贵的数字相移装置，专利技术单元天线集成了PIN射频开关以实现数字部分的相移，相比于一般相控阵天线极化重构的程度高且馈电网络的复杂度降低，成本大大优于传统相控阵天线，整个天线可以基于印刷电路板技术实现，易于加工和集成。
附图说明
[0020]图1是本专利技术相控阵天线中天线阵元的三维结构示意图；
[0021]图2是本专利技术相控阵天线中阵元馈电网络示意图；
[0022]图3是本专利技术相控阵天线的三维结构示意图；
[0023]图4是本专利技术实施例在仿真实验条件下在右旋圆极化状态进行的相位扫描曲线结果；
[0024]图5本专利技术实施例在仿真实验条件下在左旋圆极化状态进行的相位扫描曲线结果；
[0025]图6是本专利技术实施例在仿真实验条件下在右旋圆极化状态进行相位扫描时的轴比曲线；
[0026]图7本专利技术实施例在仿真实验条件下在左旋圆极化状态进行相位扫描时的轴比曲线。
[0027]图中，1.第一介质基板，2.第二介质基板，3.第三介质基板，4.寄生辐射片，5.主辐射片，6.金属地板，7.PIN射频开关单元，8.馈电网络，9.金属探针；
[0028]81.第一微带线，82.第二微带线，83.第三微带线，84.第四微带线，85.第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，包括有“一”字排列的四个天线阵元、四个模拟移相器(1
‑
2)及一个一分四T型功分器(1
‑
1)；其中，每个天线阵元均通过一个模拟移相器(1
‑
2)与一分四T型功分器(1
‑
1)的其中一个输出端连接，一分四T型功分器(1
‑
1)的输入端与射频SMA接头相连接。2.根据权利要求1所述的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，所述天线阵元包括第一介质板(1)，第一介质基板(1)上表面印制有寄生辐射片(4)；第一介质基板(1)下方设置有第二介质基板(2)，第二介质基(2)与第一介质基板(1)之间间隔有空气层；第二介质基板(2)的上表面印制有主辐射片(5)，第二介质基板(2)的下表面印制有金属地板(6)；金属地板(6)的下方设置有第三介质基板(3)，第三介质基板(3)的下表面设置有馈电网络(8)，馈电网络(8)与主辐射片(5)通过若干个金属探针(9)连接。3.根据权利要求1所述的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，第一介质基板(1)采用相对介电常数为4.4、损耗角正切0.02，厚度为1mm的圆形介质材料；寄生辐射片(4)为与第一介质基板(1)的大小形状均相同的金属圆形片。4.根据权利要求1所述的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，第二介质基板(2)采用相对介电常数为3.5、损耗角正切0.01，厚度为0.5mm的介质材料。5.根据权利要求1所述的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，第三介质基板(3)采用相对介电常数为3.5、损耗角正切0.01，厚度为0.5mm的介质材料。6.根据权利要求1所述的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，主辐射片(5)为金属圆环片。7.根据权利要求1所述的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，第一介质基板(1)和第二介质基板(2)间的空气层厚度为4mm。8.根据权利要求1所述的一种复合调控、连续相扫的相控阵天线，其特征在于，馈电网络(8)包括有八段微带线、PIN射频开关单元(7)、输出端口P2、输出端口P3、输出端口P4及输出端口P5，其中，PIN射频开关单元为十二...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，康乐，张雯，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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